Способ оценки ингибирующих свойств буровых растворов Советский патент 1986 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к области исследования при бурении нефтяныхэ газовых и геологоразведочных скважин, в частности5 для нсследовапия устойчивости стенок скважины ггри воздействии на них промывочных: paci:- воров 5 а также для оператнвнот о контроля за качеством бурового раствора при бурении в неустойчивых ложениях применительно к данным геологическим условиям.

Целью изобретения является повышение точности и надежности способа; а также расширение возможностей . способа за счет учета свойств глинистой породы.

Пример осуществления способа, Взя комовый Сариггохский бентолит и керн: (аргиллит). Оба образца разменет:: 1 к просеяны через сито с диаметр)ом от- верстий не больше 0,25 г-м. Влажность глинопорошков составила по бентолкту 10%, по аргиллиту Оэ5%„ Затем определили коэффициент коллоидальности этих образцов по а,цсорб.цин Метиле новой синио .Коллоидальность бентонита рав на О5 545 коллоидальность аргилшг- та 0,07, Затем произведеж; предваргг- тельное увлажнение глинопорошков по зависимости W 33.3 К По бентониту W, 33,3«0,54 18%5 по аргетлиту W, 33,3-0,07 - 2,3%,

Предварительно у:олажрге}1ный глило- порошок в количестве 20 г засыпаизт в пресс-форму и при давлетгии 40,50 1-Ша в течение 5 мин образцы выдерживгиэтс под давлениемс Набор рабочего давления в 40,0 Ша производится постеяен но в течение 30-40 с.

После выдержки образ:цов под дя.;л : нием нагрузку снимают и вьш.реес.о:вЫ вают образцы из пресс-формыо Торцы образцов цнлиьщрической фермы ларафи нируют, опуская их в расплавленный парафин на глубину 2 мм кеущьт,,

Бурение скважины велось :на :поли - мерлигносульфонатном глинистом растворе (КМЦ, ССБ, КССБ),

Результаты применеш-1Я способа сцен ки ингибирующик свойств б- :ровин; воров на данной сква:кине гфизедеггы в табл. 1 о

По данным табло 1 видно,, что i.-.pH значениях показателтя П по бентониту ,9Ь-2, и по аргиллиту 2,50-2,60 /ч бурение шло без осложнений, следовательно, для данного литологнческого разреза эти ана чения показателя П являются оптималь

Т1ым:л для проводки скважины без ослож- :deiK№i Превы1:пение их приведет к ослож- :( ст:вола сквадсины.

На данной буровой последние 150 м до г(роек пшй глубины 3500 MS бурение :зелось без обработки раствора алюмо- :-caji:vieBbiMH квасцами, вследствие чего :тавысилось з:вачение показателя II по бентониту до 2,50V4 ° и по ар- :гил.7иту до 2;, 7 /ч . Это в свою очередь, при:вело к появлению осыпей :породы,

Показател:ь фатьтрации бурового раствора в и:н1тервале 3034-3481 м был равен 4,, j-St, 5 см- . Информацию об ин- гт- бирующей с:пособности раствора и сос- ч оянию ствола скважины :по этому пока- :чателю получить нельзя

Предлагаемый способ позволяет точно и заб,: аго:зр менно получить инфор- .-.ади:ю OJ ингибирзпощей способности б-урового раст-вора и состоянии ствола

:;К1- ЛЖИ 1Ь;.,

Текущая скорость увлажнения ( гл:ян:ь1 за.: :иси1 от времени нахождения образна 3 коУ Такте с исследуемым -pa-cтвopo:: „

В табл. 2 показано влияние времени вь- держкЕ образце в исследуемом растворе,,

ilo данныМ;, приведенным в табл. 2, строится графи:к (фиг« 1)„ Г рафик :за:оксимости от С описывается формулой V

Колло:ядап:ьнос-ть (К) бентонита, определяется по адсорбции метилено- :зой сиин, Ма:ксимальная коллоидаль- --1ос-г:о образцов пркроцпыу глин по еч:гшченко равна О.бЗ. Разница между :-сол,тоидальность о исследуемой глины ч: максимально -возможной коллоидаль- образца .таобой природной глины соот:зе:сствует фактическому значе- uj-m ь ;, полученному расчетньм путем, т,: е „ расчет: -1ое Ь -05307, а разни- ;,а 1, гезкдз коллоидальностью бентонита и макс:имальной коллоидальностью при- 1)одных г лин равна , Данное по- .ггожение гроведено для различных типов глин с разной коллоидальностью. Г ол-уче::- пые при этом значения приведены в 3л

ia оспувапни приведенных данных табло 3 сделан вывод о целесообраз- : ;ости определения значения показателя степеИИ -Ь расчетным путем.

По данным табл. 3 строится график (фиг, .) зависимости - Ь от К.

Сравнительными исследованиями кинетики увлажнения глин различного типа установлено, что показатель степени-Ь зависит от коллоидно-химической природы глины. Величина его изменения прямо пропорциональна коэффициенту коллоидальности К (фиг. 2) и может быть представлена как Ь К - 0,85. .

Зависимость W f(K) получена в результате обработки экспериментальных данных, приведенных в табл.4 в которой также показано влияние предварительного увлажнения образца глины до его изготовления на показатель увлажняющей способности готового образца.

Исходя из полученных данных, приведенных в табл. 4, выбраны исходные влажности образдов, при которых показатель увлажняющей способности образца глины при контакте с исследуемой средой будет иметь максимальное значение, т.е. для бентонита - 20% для палыгорскита - 10% и нефтеабатс- кой глины - 5%. По данньм табл. 4 построен график фиг. 3.

При меньшей степени предварительного увлажнения глинопорошков или использования их без предварительно- то увлажнения образцы при давлении 40,0 МПа получаются некачественными, так как при выпрессовке их из пресс- формы они разрушаются, В этом случае для.прессования и получения качественных образцов потребуется увеличить давление до 600,0-800,0 МПа, что, в свою очередь, приведет к ряду недостатков по отношению к способу изготовления образцов (высокое давление, увеличение времени испытания с часов до суток и ТоД.).

Таким образом, образец глинистой породы после помола необходимо увлаж нять для получения качественных образцов, используя прямую зависимость коллоидальности глинистой породы и необходимого предварительного ее увлажнения по зависимости W 33,3 К.

График зависимости W f(K) построен шэ данным, приведенным в табл.4

При оценке ингибирующих свойств буровых растворов можно использовать породу любой коллоидальности. При этом для получения качественных образцов необходимо установить оптимал ную величину начального увлажнения размолотого порошка породы.

5

0

5

Как показано в табл. 5, величина оптимального увлажнения различных типов глин зависит от коэффициента - их -коллоидальности.

2 Оптимальная влажность - это влажность при которой, возможно изготовление качественных образцов.

Изготовление-образцов производится в цилиндрической пресс-форме под 0 давлением не ниже 40 МПа. Выбор этого давления обоснован в табл. 6.

Вьщерживать под давлением образцы необходимо 4-6 мин. Как показали исследования, время набора рабочего давления с тцественно влияет на показатель увлажняющей способности образцов и сопоставимость результатов (табл. 7), поэтому время набора рабочего давления должно быть 30-40 с,

Пример. Приготовлены образцы различньк типов глин-бентонит, палыгорскит, нефтеабатская глина при различных давлениях, времени на- :бора рабочего давления и времени выдержки образцов под давлением. Изготовленные образцы помещались в исследуемые среды и затем после четьфех- - часовой выдержки определяла сь ингиби- р тощая способность этих сред для каждого типа глин по показателю увлажняющей способности из соотношения

Vj. -с

Результаты исследований приведены в табл. 8.

Как видно из таблицы 8, для различ-- ных типов глин наименьшим показателем увлажняющей способности обладает глинистый раствор, содержащий 0,65% метаса, следовательно, этот раствор будет обладать лучшей инги- бирз тощей способностью по отношению к другим.

Проведена сравнительная оценка ингибирующих свойств буровых растворов семи различных по составу фильтратов буровых растворов. Исследования проводились на бентоните (немодифицированном) Инджеванского завода. По предлагаемому способу

были изготовлены образцы (давление 40,0 МПа, влажность образца 19%, . время набора рабочего давления 40 с, время выдержки образца под давлением при прессовании 5 мин). После

вьдержки их в исследуемых растворах в течение 4 ч были определены их показатели увлажняющей способности растворов.

5

0

5

512226706

Результаты исследования показаны ются алюмокалиевые и гипсокалиевые на фиг. 4, где графически изображе-. растворы. Составы исследованных раст- но, что наиболее эффективными явля- воров приведены в табл. 9.

Т а. б л и ц а 1

Полимерлиг- носульфонат- ный КМЦ, сев КССБ 70

,5 60

2707 Гипсование с добавкой КМЦ 30 6,0 12 36

2757 Алюмокалие5,97

3,30 Сильные осыпи породы

3,95

2,91

- ™

Коэффициент коллоидальности (К) 0,54-0,56 0,32-0,36

Фактическое

значение Ь -0,307

-0,532

Ь К-0,85

(расчетное) -0,310-0,29 (-0,530)(-0,49)

Бентонит Палыгорскит

Глина

Коэффициент коллоидальности (к)

Влажность образца до испытания,%

Показатель

(п)

0,54-0,500,32-0,36

20 30 5010 20 . 30

0,16-0,18

10

20

S,7 6,7 4,5 27,6 19,2 15,523,3 13,9 5,2

Примечание. Показатель П в среде вода +0,65% М-14 ,Т а б л и ц а 5

Бентонит Сари- гюхский

Палыгорскит

Нефтеабатская

глина

Аргиллит с буровой № 1 На- дежденская

J J 1LJLJL J.

0,16-0,18 0,47

-0,682 -0,381 (-0,69)-(0,65) -0,380

Таблица 4 Нефтеабатская глина

0,16-0,18

10

20

34,0 33,2

33,3 33,3

Увлажняющая способность р,65%-ного раствора М 14+10% KCt для бентонита,

1/Ч

1,8

1,5 1,3

1,3 1,3

1,3

Таблица 7

т в б л и.1(

п

Раствор Гуматный Лигносульфонатный

Ингибированный алюминиевыми мьшами жирных кислот

Калиевый Алюмокалиевый

Гипсокалиевьш

if S

1222670

12 -JLAAJLJL-U а 9

Состав

Вода + 4% УЩР Вода +. 1% КМЦ + 3% КССБ

Вода + 10% НАН + 0,2% метаса +

+ 1% КССБ

Вода + 1% КМЦ + 3% КССБ + 3% KCfj

Вода + 1% метаса + 3% окзила + . + 0,3% КОН + 3% KCfj + 0,3% KAf,,(SO)

Вода + 1% КМЦ + 3% КССБ + + 3% KCtj + 2% CaSO

JO T,4

-0,60

-ИМ

dW

w 20

1S Ю

к K

0,ZO 0,ifO 0,60 0,80 - .1,00К tDut.Z

Ц20 a) itSO 0,8К

фи.3

56

f

v

ь

ц

t

n

Гумат- Гипсо- Ингидидо- Налие- Алнзмо- Гапсо- ный сульфо- Вый Ванный Вьш калие- KOJft/e- натныйА1-мша- МНСи Вый Вый

Редактор Т.Кугрьплева

Заказ 1669/24Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Г.Сапронова

Техред И.Попович Корректор И.Эрдейи